NO343388B1

NO343388B1 - Sanddeteksjon ved hjelp av strømningsmåler med magnetisk resonans

Info

Publication number: NO343388B1
Application number: NO20131455A
Authority: NO
Inventors: Joo Tim Ong
Original assignee: Baker Hughes A Ge Co Llc
Priority date: 2011-06-02
Filing date: 2013-11-04
Publication date: 2019-02-18
Also published as: BR112013030944B1; GB2505831B; WO2012166289A3; US20120310553A1; AU2012262923B2; BR112013030944A2; AU2012262923A1; GB2505831A; US8615370B2; WO2012166289A2; GB201322374D0; NO20131455A1

Abstract

Det beskrives en framgangsmåte, anordning og et datamaskinlesbart medium for å estimere en masse av silikater i et fluid som strømmer i et element. Et magnetfelt induseres i fluidet for å innrette kjerner i fluidet langs en retning av magnetfeltet; Et radiofrekvenssignal sendes inn i fluidet fra en sender, for å eksitere silisiumkjerner som er til stede i fluidet. Et signal mottas fra silisiumkjernene som reagerer på det sendte radiofrekvenssignalet ved en mottaker. En prosessor estimerer massen av silikater i fluidet direkte fra det mottatte signalet.

Description

SANDDETEKSJON VED HJELP AV STRØMNINGSMÅLER MED MAGNETISK RESONANS

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

1. Området for Oppfinnelsen

[0001] Den foreliggende oppfinnelsen gjelder å detektere tilstedeværelsen av silikater i strømmende fluider.

2. Beskrivelse av Relatert Teknikk

[0002] Produksjonsoperasjoner henter fluider så som gass og/eller flytende hydrokarboner fra en underjordisk formasjon via et produksjonsrørsystem. Faste partikler, så som korn av sand (silikater), føres ofte i det opphentede fluidet gjennom produksjonsrørsystemet. Disse sandkornene kan forårsake erosjon av ulike komponenter av produksjonsrørsystemet, så som en pumpe for å pumpe fluidet, en strømningsreguleringsventil plassert på rørsystemet, og selve rørsystemet. Virkningene av sanderosjon kan være kostbare for en produksjonsoperasjon. Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer en fremgangsmåte for å estimere mengden av silikater i et fluid som strømmer i et produksjonsrørsystem, slik at det kan settes i verk forebyggende tiltak.

US 2004/0017193 A1 vedrører et instrument som utnytter kjernemagnetisk resonans, samt en fremgangsmåte for å bestemme egenskaper ved et formasjonsfluid ved bruk av instrument som utnytter kjernemagnetisk resonans i en borebrønn.

SAMMENDRAG AV OPPFINNELSEN

[0003] I ett aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen en fremgangsmåte for å estimere en masse av silikater i et fluid som strømmer i et element, som omfatter: å indusere et magnetfelt i fluidet for å innrette kjerner i fluidet langs en retning av magnetfeltet; å sende radiofrekvenssignaler inn i fluidet fra en sender, for å eksitere silisium-, hydrogen og karbonkjerner som er til stede i fluidet; å motta signaler fra kjernene som reagerer på de sendte radiofrekvenssignaler ved en mottaker; for å oppnå et Si<29>NMR-spektrum, et H<1>NMR-spektrum og et C<13>NMR-spektrum; og

å bestemme en første masse fra Si<29>NMR-spekteret oppnådd fra fluidet;

å bestemme en andre masse fra H<1>NMR- spekteret oppnådd fra fluidet; og

å bestemme en tredje masse fra C<13>NMR- spekteret oppnådd fra fluidet;

å trekke den tredje massen fra den andre massen for å oppnå en fjerde masse; og å trekke den fjerde massen fra den første massen for å oppnå massen av silikater i fluidet.

[0004] I et annet aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen en anordning for å estimere en masse av silikater i et fluid som strømmer i et element, som omfatter: en magnetisk kilde som er konfigurert til å indusere et magnetfelt i fluidet for å innrette kjerner i fluidet langs en retning av magnetfeltet; en sender som er konfigurert til å sende radiofrekvenssignaler inn i fluidet fra en sender, for å eksitere silisium-, hydrogen og karbonkjerner som er til stede i fluidet; en mottaker som er konfigurert til å motta signaler fra kjernene som reagerer på de sendte radiofrekvenssignalert ved en mottaker; og en prosessor som er konfigurert til å oppnå et Si<29>NMR-spektrum, et H<1>NMR-spektrum og et C<13>NMR-spektrum fra de mottatte signaler;

å bestemme en første masse fra Si<29>NMR- spekteret oppnådd fra fluidet;

å bestemme en andre masse fra H<1>NMR- spekteret oppnådd fra fluidet; og

å bestemme en tredje masse fra C<13>NMR- spekteret oppnådd fra fluidet;

[0005] I et annet aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen et datamaskinlesbart medium som er tilgjengelig for en prosessor, der det datamaskinlesbare mediet omfatter instruksjoner som gjør at prosessoren kan utføre en fremgangsmåte som omfatter: å aktivere en sender til å sende radiofrekvenssignaler inn i et fluid som strømmer i et element, for å eksitere silisium-, hydrogen og karbonkjernene som er tilstede i fluidet, der kjernene er innrettet langs en retning av et magnetfelt; å motta signaler fra de eksiterte kjernene som reagerer på de sendte radiofrekvenssignaler;

oppnå et Si<29>NMR-spektrum, et H<1>NMR-spektrum og et C<13>NMR-spektrum fra de mottatte signalene; og

oppnå en første masse fra Si<29>NMR- spekteret mottatt i prosessoren fra fluidet; oppnå en andre masse fra H<1>NMR- spekteret mottatt i prosessoren fra fluidet; oppnå en tredje masse fra C<13>NMR- spekteret mottatt i prosessoren fra fluidet;

[0006]Eksempler på visse trekk i anordningen og fremgangsmåten som beskrives her, er oppsummert ganske bredt, slik at den følgende detaljerte beskrivelsen av dette kan forstås bedre. Det er selvfølgelig ytterligere trekk ved anordningen og fremgangsmåten beskrevet heretter som vil utgjøre gjenstanden i kravene.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0007] For en detaljert forståelse av den foreliggende oppfinnelsen må det henvises til den følgende detaljerte beskrivelsen, sammenstilt med de tilhørende tegningene, der like elementer har fått like henvisningstall, og der:

Fig. 1 er et skjematisk oppriss av et eksemplarisk borehull som har en produksjonsstreng installert i seg;

Fig. 2 viser en eksemplarisk sanddeteksjonsanordning egnet for bruk i det eksemplariske produksjonssystemet i fig.1;

Fig. 3 viser et eksemplarisk kjemisk forskyvningsspektrum av et silikat oppnådd ved hjelp av eksemplariske NMR-metoder for Si<29>fra den foreliggende oppfinnelsen;

Fig. 4 viser en graf over kjemiske forskyvningsbredder for ulike forbindelser; og Fig. 5 viser et eksemplarisk flytskjema for å bestemme en masse av silikater i et produksjonsfluid i en eksemplarisk utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

[0008] Den foreliggende oppfinnelsen gjelder anordninger og fremgangsmåter for å kontrollere strømning av formasjonsfluider i et produksjonsrørsystem. Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer visse eksemplariske tegninger for å beskrive visse utførelsesformer av anordningene og fremgangsmåtene som skal betraktes som eksempler på prinsippene som beskrives her, og er ikke ment å begrense konseptene og oppfinnelsen til de illustrerte og beskrevne utførelsesformene.

[0009] Fig. 1 viser et eksemplarisk produksjonsborehullsystem 100 som omfatter et borehull 110 boret gjennom en jordformasjon 112 og inn i en produksjonssone eller et reservoar 114. Borehullet 110 er vist fôret med et fôringsrør som har et antall perforeringer 118 som gjennomskjærer og strekker seg inn i formasjonens produksjonssoner 114, slik at produksjonsfluider kan strømme fra produksjonssonene 114 inn i borehullet 110. Borehullet 110 omfatter en produksjonsstreng (eller produksjonssammenstilling) 120 som omfatter en rørkonstruksjon (også kalt rørsystemet eller grunnrøret) 122 som strekker seg nedover fra et brønnhode 124 på overflaten 126 av borehullet 110. Produksjonsstrengen 120 definerer en indre aksial boring 128 langs dens lengde. Et ringrom 130 defineres mellom produksjonsstrengen 120 og borehullets fôringsrør. Produksjonsstrengen 120 er vist å omfatte en vertikal seksjon, men kan også omfatte en generelt horisontal del som strekker seg langs et avvikende ben eller en seksjon av borehullet (ikke vist). En produksjonsanordning 134 plasseres på et utvalgt sted langs produksjonsstrengen 120. Produksjonsanordningen 134 kan være isolert inne i borehullet 110 av et par tetningsanordninger 136. Selv om bare én produksjonsanordning 134 vises, kan et stort antall slike produksjonsanordninger arrangeres langs produksjonsstrengen 120.

[0010] Produksjonsanordningen 134 omfatter en borehull-justerbar strømningsreguleringsanordning 138 for å styre ett eller flere aspekter av strømning av ett eller flere fluider fra produksjonssonene inn i produksjonsstrengen 120. Den borehulljusterbare strømningsreguleringsanordningen 138 kan ha en rekke alternative strukturtrekk som tilveiebringer selektiv operasjon og kontrollert fluidstrømning derigjennom. Produksjonsstrengen kan videre omfatte en elektrisk, nedsenkbar pumpe 102 for å pumpe fluid innenfra produksjonsstrengen 120 til en overflatelokalitet.

[0011] Underjordiske formasjoner inneholder vanligvis sand sammen med olje og gass. Et sandfilter befinner seg ved produksjonsanordningen 134 for å separere sand fra formasjonsfluider før formasjonsfluidet kommer inn i produksjonsstrengen. Vanligvis passerer en viss mengde sand gjennom sandfilteret på grunn av sandfilterets effektivitet og slitasje på sandfilteret. Sanddeteksjonsanordning 200 kan brukes til å bestemme en mengde sand som er til stede i produksjonsfluid som strømmer i rørsystemet 122 ved hjelp av de eksemplariske fremgangsmåtene som diskuteres nedenfor.

[0012] Fig. 2 viser et detaljert riss av sanddeteksjonsanordningen 200 som brukes i det eksemplariske produksjonssystemet 100 i fig.1. Sanddeteksjonsanordningen omfatter en eksemplarisk NMR-anordning (nukleærmagnetisk resonans) som i én utførelsesform er konfigurert til å bestemme tilstedeværelsen av silikater, så som kyanitt, andalusitt, kvarts osv. I ulike utførelsesformer kan NMR-anordningen også brukes til å bestemme ulike parametere hos fluidet som strømmer i rørsystemet, så som strømningshastighet, fasevolum, hydrokarbonsammensetning osv. Sanddeteksjonsanordningen kan koples til en seksjon av rørsystemet ved en overflatelokalitet, inkludert ved en brønnhodelokalitet. Alternativt kan sanddeteksjonsanordningen koples til en seksjon av rørsystemet ved en borehull-lokalitet.

[0013] NMR-anordningen omfatter en magnetisk kilde 202 generelt utenfor en seksjon av rørsystemet 122. I ulike utførelsesformer kan den magnetiske kilden være en permanent magnet eller en elektromagnet. Den magnetiske kilden tilveiebringer et vesentlig homogent magnetfelt som definerer et følsomt område i seksjonen av rørsystemet. NMR-anordningen omfatter også en sender 204 og en mottaker 206. Senderen kan være en induksjonsspole elektrisk koplet til senderelektronikk 208. Mottakeren kan være en induksjonsspole elektrisk koplet til mottakerelektronikk 210. I en alternativ utførelsesform kan senderen og mottakeren være en enkelt spole elektrisk koplet til elektroniske kretser som opererer den enkelte spolen i både sendermodus og mottakermodus. Senderspolen 204 er konfigurert til å tilveiebringe ett eller flere radiofrekvenssignaler, kjent som NMR-eksiteringspulser, inn i fluidet som strømmer i det følsomme området. Senderelektronikken er konfigurert til å tilveiebringe et radiofrekvenssignal til senderspolen 204. Senderspolen 204 er konfigurert til å indusere et magnetfelt av eksiteringspulsen inn i det følsomme området. Radiofrekvenssignalets frekvens kan velges slik at den vesentlig ved en kjerneresonansfrekvens til en atomkjerne i fluidet. Produksjonsfluider omfatter vanligvis hydrokarboner, som primært består av karbon- og hydrogenatomer. Derfor brukes generelt hydrogen-NMR (H<1>-NMR) og karbon-NMR (C<13>-NMR). For den foreliggende oppfinnelsens formål kan frekvensen til eksiteringspulsen være resonansfrekvensen til silisiumisotop Si<29>eller ved en frekvens på omkring 8,4578 MHz per Tesla magnetfelt anvendt for å oppnå NMR-målinger for Si<29>som indikerer silisiumforbindelser, inkludert silikater og silaner, for eksempel. I ett aspekt av den foreliggende oppfinnelsen kan senderelektronikken 208 være innstillbar over et frekvensområde, slik at det blir mulig å sende eksiteringspulser ved radiofrekvenser som egner seg for NMR-målinger for H<1>og C<13>samt for NMR-målinger for Si<29>.

[0014] Mottakerelektronikken 206 er konfigurert til å motta ett eller flere signaler fra mottakerspolen 206. Signalene fra mottakerspolen 206 er på grunn av reaksjonen hos kjerner i fluidet på et eksiteringspulsfluid tilveiebrakt av senderspolen 204. Mottakerelektronikken 206 kan konfigureres til å motta signaler ved en frekvens som er konsistent med de responsive frekvensene av Si<29>eller kan konfigureres til å være innstillbare over et frekvensområde, slik at det blir mulig for mottakerspole 206 å motta signaler for NMR-målinger for H<1>og C<13>i tillegg til NMR-signalene for Si<29>.

[0015] I en eksemplarisk fremgangsmåte oppnås NMR-målinger fra fluid som strømmer gjennom rørsystem 122. I den eksemplariske utførelsesformen i fig. 2 strømmer fluid fra venstre til høyre for å komme inn i det følsomme området definert av magnetfeltet. Fluidet kan i tillegg strømme gjennom en forhåndspolariseringsseksjon forhåndspolariseringsmagnet (ikke vist) før det kommer inn i det følsomme området definert av magnetfeltet. Kjernene i ulike atomer og molekyler i fluidet utsettes for magnetfeltet og innretter seg slik at kjernemomentene i kjernene orienteres langs magnetfeltets retning. Et radiofrekvenssignal (RF), kjent som en eksiteringspuls, påføres de innrettede kjernene for å perturbere kjernene fra den innrettede posisjonen ved hjelp av sender 204. Retningen av eksiteringspulsen er vanligvis vesentlig vinkelrett på magnetfeltets retning. Eksiteringspulsen kan omfatte et hvilket som helst antall eksiteringspulssekvenser fra kjent teknikk for NMR-testing, inkludert en Carr-Purcell-Meiboom-Gill-pulssekvens (CPMG), for eksempel. Når kjernene perturberes fra innretningen med magnetfeltet, har de en tendens til å innrette seg etter magnetfeltet igjen med en gitt relakseringshastighet. I mellomtiden presederer kjernene omkring magnetfeltets retning og produserer dermed et radiofrekvenssignal som mottas ved mottaker 206.

[0016] Sanddeteksjonsanordningen omfatter også en kontrollenhet 212 som omfatter en prosessor 214, ett eller flere datamaskinprogrammer 216 som er tilgjengelige for prosessoren 214 for å eksekvere instruksjoner som finnes i slike programmer, for å utføre fremgangsmåtene som beskrives her for å bestemme en masse av silikater i fluidet, og en lagringsanordning 134, så som et solid-state-minne, tape eller harddisk for å lagre den bestemte massen og andre data som oppnås, i prosessoren 130. Kontrollenhet 212 opererer vanligvis senderelektronikk 208 for å aktivere eksiteringspulser inn i det følsomme området i fluidet via senderen 204, og mottar signaler fra mottakerelektronikk 210 indusert ved mottaker 206. Kontrollenhet 212 kan i tillegg lagre data til en minneanordning 218 eller sende data til en skjerm 220. I tillegg kan kontrollenheten tilveiebringe en instruksjon for å utføre en operasjon ut ifra den bestemte massen av silikater. Eksemplariske operasjoner kan omfatte å stenge av strømning av fluid i produksjonsstrengen, å bytte ut en komponent av produksjonsstrengen, så som et sandfilter, en pumpe osv. I tillegg kan den beregnede mengden silikater brukes til å estimere en levetid av ulike komponenter av rørsystemet, så som pumpen og/eller sandfilteret. I én utførelsesform sammenlikner prosessoren 214 en bestemt massemengde silikater med en terskelverdi, og velger operasjon ut ifra sammenlikningen.

[0017] Vanligvis reagerer atomkjerner som har et totalt kjernemagnetisk moment lik null, ikke på NMR-metoder, mens atomkjerner som har et kjernemagnetisk moment ulik null, reagerer på magnetfeltet og eksiteringspulsen. Sandpartikler er sammensatt av silikater eller silisiumdioksid-forbindelser (SiO2). Den tallrikeste formen for silisium er Si<28>, som har et magnetisk moment lik null. Si<29>er imidlertid en naturlig forekommende isotop av Si<28>som har et isotopforhold på omkring 4,7 % og et magnetisk moment ulik null. Derfor kan NMR-metoder brukes til å detektere tilstedeværelsen av Si<29>. Beregninger av isotopforholdet kan deretter brukes til å estimere en mengde av Si<28>og/eller en total mengde silisiumforbindelser i fluidet. Liknende masseberegninger kan utføres for NMR-metoder for H<1>og NMR-metoder for C<13>ved hjelp av et isotopforhold på omkring 99,9 % for H<1>og omkring 1,1 % for C<13>.

[0018] For NMR-metoder sendes en eksiteringspuls ut ved en frekvens som er kjent for å eksitere atomkjernene slik at kjernene resonerer ved en naturlig resonansfrekvens kjent som Larmour-frekvensen. Frekvensen som trengs for å resonere kjernene, kan bestemmes ved hjelp av likningen:

Likn. (1)

der γ er det gyromagnetiske forholdet til kjernen og B er styrken av magnetfeltet.

[0019] Frekvensen kjernene resonerer ved etter at de er eksitert av RF-pulssignalet, er vanligvis forskjellig fra frekvensen av eksiteringspulsen. Forskyvningen i resonansfrekvens er delvis et resultat av ulike typer bindinger, så som en enkeltbinding og dobbeltbinding, samt atomkomponentene. Derfor kan endringen i resonansfrekvens brukes til å bestemme en bestanddel av forbindelsen. Generelt beregnes et forhold mellom det mottatte signalets frekvens og RF-eksiteringspulsens frekvens. Dette forholdet er kjent som kjemisk forskyvning og måles i milliondeler (ppm) ved hjelp av likningen nedenfor:

Likn. (2)

der δ er den kjemiske forskyvningen, νresponseer det mottatte signalets frekvens og νexcitationer eksiteringspulsens frekvens.

[0020] Fig. 3 viser et eksemplarisk kjemisk forskyvningsspektrum av et silikat oppnådd ved hjelp av eksemplariske NMR-metoder for Si<29>ved hjelp av en eksiteringsfrekvens på omkring 8,4578 MHz per Tesla av påført magnetfelt. Det eksemplariske spektrumet oppviser en bred topp som strekker seg fra omkring 100 ppm til omkring 130 ppm. Området under toppen indikerer hvor mange Si<29>-atomer som er til stede. Derfor kan prosessoren 214 i kontrollenhet 212 konfigureres til å bestemme dette arealet for å oppnå en massemengde av silikatene i fluidet ved å bestemme arealet under toppen og multiplisere det med en tilnærmet korreksjon for isotopforholdet for Si<29>.

[0021] Fig. 4 viser en graf som oppviser kjemiske forskyvningsbredder for ulike forbindelser, inkludert ulike hydrokarbonforbindelser så som aromater, alkaner, alkener, og for ulike silisiumforbindelser som silisiumhalider, silikater, silaner og overgangsmetallsilyl. Fig. 4 viser også en rekke kjemiske forskyvninger for vann og TMS (tetrametylsilat). TMS 406 kan brukes som en kalibrering for NMR-målinger med Si<29>. Den kjemiske forskyvningen av hydrokarbonforbindelsene oppnås vanligvis ved hjelp av NMR-målinger for H<1>og C<13>. Den kjemiske forskyvningen av silisiumforbindelsene kan oppnås ved hjelp av NMR-målinger for Si<29>som beskrevet her. Av silisiumforbindelsene er silisiumhalider og overgangsmetallsilyler typisk menneskeskapte forbindelser og ses derfor vanligvis ikke i NMR-målinger av produksjonsfluider som oppnås fra en borehullformasjon. Silikater 402 og silaner 404 bæres generelt fra borehullreservoarer, og spektrumet deres framkommer typisk i NMR-målinger av produksjonsfluider.

[0022] Som uttrykt med henvisning til fig.3, er mengden av en forbindelse tilknyttet arealet under et spektrum som er representativt for forbindelsen. I én utførelsesform kan en masse silikater i fluidet bestemmes ved hjelp av NMR-målinger for Si<29>. Si<29>-NMR kan brukes til å oppnå et kjemisk forskyvningsspektrum fra fluidet. Arealet av spektrumet fra omkring -60 ppm til omkring -110 ppm kan beregnes til å estimere en masse av silikatmateriale som har Si<29>-isotopen. Den totale silikatmassen bestemmes deretter ved hjelp av isotopforholdet på 4,7 % for Si<29>.

[0023] Dersom silikater er de eneste silisiumforbindelsene i fluidet, gir fremgangsmåten ovenfor den totale massen silikater i fluidet. Silaner er imidlertid vanligvis også til stede i produksjonsfluid, og som det ses i fig.4, overlapper spektrene for silikater og silaner hverandre. Dermed vil et NMR-spektrum for Si<29>oppnådd fra et produksjonsfluid vanligvis ha spektralbidrag fra både silikater og silaner. NMR-spektrumet for Si<29>kan derfor gi en totalmasse av silikater og silaner, heller enn en masse av bare silikater. For å bestemme massen av silikatene kan en masse silaner bestemmes, og den bestemte silanmassen trekkes fra den totale massen av silikater og silaner.

[0024] Det diskuteres nå fremgangsmåter for å bestemme massen av silaner i fluidet. Silaner omfatter en enkelt binding mellom silisium og hydrogen (-Si-H). Ettersom silaner omfatter både Si- og H-atomer, reagerer de på både Si<29>-NMR og H<1>-NMR. Ettersom silikater omfatter silisium og oksygen, reagerer de generelt ikke på H<1>-NMR. Derfor representerer et kjemisk forskyvningsspektrum som er oppnådd ved hjelp av H<1>-NMR fra omkring 2 ppm til omkring -120 ppm for det meste silaner. Det er imidlertid åpenbart ut ifra fig. 4 at det kjemiske forskyvningsspektrumet for silaner (fra omkring 2 ppm til omkring -120 ppm) overlapper med det kjemiske forskyvningsspektrumet for alkaner (fra omkring 1,5 ppm til omkring 0,8 ppm). Ettersom både silaner og alkaner reagerer på H<1>-NMR, kan silanmassen bestemmes ved å bestemme alkanmassen separat og trekke alkanmassen fra en masseverdi (av silaner og alkaner) oppnådd ut ifra et NMR-spektrum for H<1>. C<13>-NMR kan brukes til å oppnå en masse av alkener. Arealet under NMR-spektrumet for C<13>NMR fra omkring 0,8 ppm til omkring 1,5 ppm gir en masse av alkaner som har C<13>-isotoper. Multipliseres denne massen med en konverteringsfaktor ved hjelp av 1,1 % C<13>-isotopforhold, fås en total alkanmasse i fluidet. Det bemerkes at dersom spektrumet som oppnås fra totalt NMR-spektrum for H<1>ikke har bidrag i det området der alkanspektrum viser seg, er det ingen grunn til å detektere alkaner og derfor ingen grunn til å bruke NMR-metoder for C<13>. Derfor diskuteres en fremgangsmåte for å bestemme silanmasse nedenfor i forhold til fig.5.

[0025] Fig. 5 viser et eksemplarisk flytskjema 500 for å bestemme en masse av silikater i et fluid som strømmer i et element, så som et produksjonsfluid. I boks 502 bestemmes en første masse fra et NMR-spektrum for Si<29>oppnådd fra fluidet. Den første massen representerer den totale massen av silaner og silikater i fluidet. NMR-spektrumet for Si 29 oppnås, og et filter kan anvendes på NMR-spektrumet for Si<29>for å fjerne eventuelle bidrag utenfor spektralbredden fra omkring 2 ppm til omkring -120 ppm. En masse av silisiumforbindelser som har Si<29>bestemmes ved å beregne et areal under den filtrerte NMR-spektralkurven for Si<29>. Den første massen kan oppnås fra massen av silisiumforbindelser med Si<29>og et isotopforhold for Si<29>på 4,7 %. I boks 504 oppnås en andre masse ved hjelp av H<1>-NMR. Den andre massen representerer en masse av silaner og alkaner i fluidet. Et spektrum oppnås ved hjelp av H<1>-NMR. Et filter anvendes på NMR-spektrumet for H<1>for å fjerne eventuelle bidrag utenfor spektralbredden fra omkring 2 ppm til omkring -120 ppm. En isotopmasse for H<1>bestemmes ved å beregne et areal under den filtrerte NMR-spektralkurven for H<1>. H<1>-isotopforholdet er omkring 99,9 %, så enten kan isotopmassen multipliseres med beregninger av det aktuelle isotopforholdet, eller isotopmasseverdien kan tas som totalmassen. I boks 506 oppnås en tredje masse ved hjelp av en C<13>-NMR. Den tredje massen representerer en masse av alkaner i fluidet. Et spektrum oppnås ved hjelp av C<13>-NMR. Et filter anvendes på NMR-spektrumet for C<13>for å fjerne bidrag utenfor spektralbredden fra omkring 1,5 ppm til omkring 0,8 ppm. En isotopmasse for alkaner bestemmes ved å beregne et areal under den filtrerte NMR-spektralkurven for C<13>. Den tredje massen beregnes ved hjelp av den oppnådde C<13>-massen og et isotopforhold på 1,1 % for C<13>. I boks 508 trekkes den tredje massen (alkanmassen) fra den andre massen (total alkan- og silanmasse) for å oppnå en fjerde masse (silanmassen). I boks 510 trekkes den fjerde massen (silanmassen) fra den første massen (total silan- og silikatmasse) for å oppnå den totale massen av silikater (sand). På likningsform er masseberegningene som følger:

Likn. (3)

[0026] Derfor tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen i ett aspekt en fremgangsmåte for å estimere en masse av silikater i et fluid som strømmer i et element, som omfatter: å indusere et magnetfelt i fluidet for å innrette kjerner i fluidet langs en retning av magnetfeltet; å sende et radiofrekvenssignal inn i fluidet fra en sender, for å eksitere silisiumkjerner som er til stede i fluidet; å motta et signal fra silisiumkjernene som reagerer på det sendte radiofrekvenssignalet ved en mottaker; og å bruke en prosessor til å estimere massen av silikater i fluidet direkte fra det mottatte signalet. Fremgangsmåten kan ytterligere omfatte å utføre en operasjon ut ifra den estimerte massen av silikater, som er én av: (i) å stenge av fluidstrømningen gjennom elementet; og (ii) å estimere en levetid for en komponent av elementet. I en utførelsesform der fluidet strømmer i elementet via et sandfilter, kan fremgangsmåten ytterligere omfatte å bytte ut sandfilteret ved elementet ut ifra den estimerte massen av silikater. I en utførelsesform der elementet omfatter en pumpe for å pumpe fluidet i elementet, som ytterligere omfatter å bytte ut pumpen ut ifra den estimerte massen av silikater. Fremgangsmåte kan omfatte å bestemme en isotopmasse av en forbindelse ut ifra et NMR-spektrum oppnådd fra fluidet, og multiplisere den bestemte isotopmassen med et egnet isotopforhold for å bestemme den totale massen av forbindelsen i fluidet. I én utførelsesform bestemmes silikatmassen av: (i) å bestemme en første masse fra et NMR-spektrum for Si<29>oppnådd fra fluidet; (ii) å bestemme en andre masse fra et NMR-spektrum for H<1>oppnådd fra fluidet; (iii) å bestemme en tredje masse fra et NMR-spektrum for C<13>oppnådd fra fluidet; (iv) å trekke den tredje massen fra den andre massen for å oppnå en fjerde masse; og (v) å trekke den fjerde massen fra den første massen for å oppnå massen av silikater i fluidet. Det sendte radiofrekvenssignalet kan sendes fra en innstillbar sender. Svarsignalet kan mottas ved en innstillbar mottaker. Magnetfeltet kan induseres i fluidet ved én av: (i) en overflatelokalitet; (ii) en borehullokalitet; og (iii) et brønnhode.

[0027] I et annet aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen en anordning for å estimere en masse av silikater i et fluid som strømmer i et element, som omfatter: en magnetisk kilde som er konfigurert til å indusere et magnetfelt i fluidet for å innrette kjerner i fluidet langs en retning av magnetfeltet; en sender som er konfigurert til å sende et radiofrekvenssignal inn i fluidet fra en sender, for å eksitere silisiumkjerner som er til stede i fluidet; en mottaker som er konfigurert til å motta et signal fra silisiumkjernene som reagerer på det sendte radiofrekvenssignalet ved en mottaker; og en prosessor som er konfigurert til å estimere massen av silikater i fluidet direkte fra det mottatte signalet. Prosessoren kan ytterligere konfigureres til å utføre en operasjon ut ifra den estimerte massen av silikater, som er én av: (i) å stenge av fluidstrømningen i elementet; og (ii) å estimere en levetid for en komponent av rørsystemet. For fluid som strømmer i elementet via et sandfilter, kan prosessoren ytterligere konfigureres til å tilveiebringe en instruksjon for å bytte ut et sandfilter ved elementet ut ifra den estimerte massen av silikater. For elementet som omfatter en pumpe for å pumpe fluidet i elementet, kan prosessoren ytterligere konfigureres til å tilveiebringe en instruksjon for å bytte ut pumpen ut ifra den estimerte massen av silikater. Prosessoren kan ytterligere konfigureres til å bestemme en masse av en isotopforbindelse ut ifra et NMR-spektrum oppnådd fra fluidet, og multiplisere den bestemte isotopmassen med et egnet isotopforhold for å oppnå en total masse av forbindelsen. I én utførelsesform er prosessoren konfigurert til å: (i) å bestemme en første masse fra et NMR-spektrum for Si<29>oppnådd fra fluidet; (ii) å bestemme en andre masse fra et NMR-spektrum for H<1>oppnådd fra fluidet; (iii) å bestemme en tredje masse fra et NMR-spektrum for C<13>oppnådd fra fluidet; (iv) å trekke den tredje massen fra den andre massen for å oppnå en fjerde masse; og (v) å trekke den ytterligere massen fra den første massen for å oppnå massen av silaner i fluidet. I ulike utførelsesformer er minst én av senderen og mottakeren innstillbar. Den magnetiske kilden er generelt konfigurert til å indusere magnetfeltet ved én av: (i) en overflatelokalitet; (ii) en borehullokalitet; og (iii) et brønnhode.

[0028] I et annet aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen et datamaskinlesbart medium som er tilgjengelig for en prosessor, der det datamaskinlesbare mediet omfatter instruksjoner som gjør at prosessoren kan utføre en fremgangsmåte som omfatter: å aktivere en sender til å sende et radiofrekvenssignal inn i et fluid som strømmer i et element, for å eksitere silisiumkjernene i fluidet, der kjernene er innrettet langs en retning av et magnetfelt; å motta et signal fra silisiumkjernene som reagerer på det sendte radiofrekvenssignalet; og å estimere en masse av silikater i fluidet direkte fra det mottatte signalet. Det datamaskinlesbare mediet kan ytterligere omfatter instruksjoner for: å oppnå en første masse fra et NMR-spektrum for Si<29>oppnådd ved prosessoren fra fluidet; å oppnå en andre masse fra et NMR-spektrum for H<1>oppnådd ved prosessoren fra fluidet; å oppnå en tredje masse fra et NMR-spektrum for C<13>oppnådd ved prosessoren fra fluidet; å trekke den tredje massen fra den andre massen for å oppnå en fjerde masse; og å trekke den ytterligere massen fra den første massen for å oppnå massen av silikater i fluidet. Ytterligere instruksjoner kan omfatte instruksjoner for å stenge av fluidstrømningen og/eller estimere en levetid for en komponent av elementet ut ifra den estimerte massen av silikater i fluidet. I én utførelsesform omfatter mediet instruksjoner for å bestemme en masse av en isotopforbindelse i fluidet ut ifra et NMR-spektrum oppnådd fra fluidet, og multiplisere den bestemte isotopmassen med et egnet isotopforhold for å oppnå en total masse av forbindelsen i fluidet.

[0029] Selv om den foregående beskrivelsen er rettet mot den foretrukne utførelsesformen av oppfinnelsen, vil ulike modifikasjoner være åpenbare for fagpersonen. Det er meningen at den foregående beskrivelsen skal omfatte alle variasjoner innenfor de medfølgende kravenes omfang og formål.

Claims

PATENTKRAV

1. Fremgangsmåte for å estimere en masse av silikater i et fluid som strømmer i et element, k a r a k t e r i s e r t v e d at den omfatter:

å indusere et magnetfelt i fluidet for å innrette kjerner i fluidet langs en retning av magnetfeltet;

å sende radiofrekvenssignaler inn i fluidet fra en sender (204), for å eksitere silisium-, hydrogen og karbonkjerner som er til stede i fluidet;

å motta signaler fra de eksiterte kjernene som reagerer på de sendte radiofrekvenssignaler ved en mottaker (206) for å oppnå et Si<29>NMR-spektrum, et H<1>NMR-spektrum og et C<13>NMR-spektrum; og

å bestemme en første masse fra Si<29>NMR-spekteret oppnådd fra fluidet;

å bestemme en andre masse fra H<1>NMR-spekteret oppnådd fra fluidet;

å bestemme en tredje masse fra C<13>NMR-spekteret oppnådd fra fluidet;

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, som ytterligere omfatter å utføre en operasjon ut ifra den estimerte massen av silikater, der operasjonen er minst én av: (i) å stenge av fluidstrømningen gjennom elementet; (ii) å estimere en levetid for en komponent av elementet.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, der fluidet strømmer i elementet via et sandfilter, som ytterligere omfatter å bytte ut sandfilteret ved elementet ut ifra den estimerte massen av silikater.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, der elementet omfatter en pumpe for å pumpe fluidet i elementet, som ytterligere omfatter å bytte ut pumpen ut ifra den estimerte massen av silikater.

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, som ytterligere omfatter minst én av: (i) å sende radiofrekvenssignalet fra en innstillbar sender; og (ii) å motta svarsignalet ved en innstillbar mottaker.

6. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, som ytterligere omfatter å indusere magnetfeltet i fluidet ved én av: (i) en overflatelokalitet; (ii) en borehullokalitet; og (iii) et brønnhode.

7. Anordning for å estimere en masse av silikater i et fluid som strømmer i et element, k a r a k t e r i s e r t v e d at den omfatter:

en magnetisk kilde (202) som er konfigurert til å indusere et magnetfelt i fluidet for å innrette kjerner i fluidet langs en retning av magnetfeltet;

en sender (204) som er konfigurert til å sende radiofrekvenssignaler inn i fluidet fra en sender, for å eksitere silisium-, hydrogen og karbonkjerner som er til stede i fluidet;

en mottaker (206) som er konfigurert til å motta signaler fra de eksiterte kjernene som reagerer på de sendte radiofrekvenssignaler; og

en prosessor (214) som er konfigurert til

å oppnå et Si<29>NMR-spektrum, et H<1>NMR-spektrum og et C<13>NMR-spektrum fra de mottatte signaler;

å bestemme en første masse fra Si<29>NMR-spekteret oppnådd fra fluidet;

å bestemme en andre masse fra H<1>NMR-spekteret oppnådd fra fluidet;

å bestemme en tredje masse fra C<13>NMR-spekteret oppnådd fra fluidet;

8. Anordning i henhold til krav 7, der prosessoren er ytterligere konfigurert til å utføre en operasjon ut ifra den estimerte massen av silikater, der operasjonen er valgt blant gruppen som består av: (i) å stenge av fluidstrømningen i elementet; og (ii) å estimere en levetid for en komponent av elementet.

9. Anordning i henhold til krav 7, der fluidet strømmer i elementet via et sandfilter, og prosessoren er ytterligere konfigurert til å tilveiebringe en instruksjon for å bytte ut et sandfilter ved elementet ut ifra den estimerte massen av silikater.

10. Anordning i henhold til krav 7, der elementet omfatter en pumpe for å pumpe fluidet i elementet, og prosessoren er ytterligere konfigurert til å tilveiebringe en instruksjon for å bytte ut pumpen ut ifra den estimerte massen av silikater.

11. Anordning i henhold til krav 7, der minst én av: (i) senderen er en innstillbar sender; og (ii) mottakeren er en innstillbar mottaker.

12. Anordning i henhold til krav 7, der den magnetiske kilden er ytterligere konfigurert til å indusere magnetfeltet ved én av: (i) en overflatelokalitet; (ii) en borehullokalitet; og (iii) et brønnhode.

13. Datamaskinlesbart medium som er tilgjengelig for en prosessor (214), der det datamaskinlesbare mediet omfatter instruksjoner som gjør at prosessoren kan utføre en fremgangsmåte som omfatter:

å aktivere en sender (204) til å sende radiofrekvenssignaler inn i et fluid som strømmer i et element, for å eksitere silisium-, hydrogen og karbonkjerner som er til stede i fluidet, der kjernene er innrettet langs en retning av et magnetfelt;

å motta et signal fra de eksiterte kjernene som reagerer på de sendte radiofrekvenssignaler;

oppnå en første masse fra Si<29>NMR- spekteret mottatt i prosessoren fra fluidet; oppnå en andre masse fra H<1>NMR- spekteret mottatt i prosessoren fra fluidet; oppnå en tredje masse fra C<13>NMR- spekteret for mottatt i prosessoren fra fluidet; å trekke den tredje massen fra den andre massen for å oppnå en fjerde masse; og å trekke den fjerde massen fra den første massen for å oppnå massen av silikater i fluidet.

14. Datamaskinlesbart medium i henhold til krav 13, som ytterligere omfatter instruksjoner for:

å stenge av fluidstrømningen og estimere en levetid for en komponent av elementet ut ifra den estimerte massen av silikater i fluidet.